JPH0271628A - コヒーレント光通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概　　　要 コヒーレント光通信方式に関し、 装置構成を簡略化すること及び容易にホモダイン検波方
式を実現することを目的とし、受信局の光源からの光を
分岐してその分岐光の一方を搬送光として第１光伝送路
により送信局に伝送し、該送信局において上記搬送光を
変調器により変調してこれを信号光として第２光伝送路
により上記受信局に伝送し、上記受信局において受信し
た信号光と上記分岐光の他方とを混合してこの混合、光
を光検波器により光−電気変換するようにして構成する
。

産業上の利用分野 本発明はコヒーレント光通信方式に関する。

光通信の分野においては、光伝送路により伝送された強
度変調光を直接的に受光素子により受光して電気信号に
変換する強度変調／直接検波方式が一般的である。これ
に対し近年、光周波数使用効率の向上及び伝送距離の長
大化等の要請から、スペクトル純度が高く可干渉性なレ
ーザ光源を送信用の搬送光及び受信用の局発光の光源と
して用い、受信側で受信光と局発光とを混合してヘテロ
ゲイン検波、ホモダイン検波等を行うようにしたコヒー
レント光通信方式の研究が活発化している。

この方式によれば、強度変調／直接検波方式と比較して
受信感度の向上を期待できるので、光伝送路における中
継間隔の拡大若しくは中継器数の削減又は分岐数の増大
が容易になり、光伝送路を経済的に構築することが可能
になる。このようなコヒーレント光通信方式を実用化す
る上で、装置構成の簡略化等が要望されている。

従来の技術 第４図は従来のコヒーレント光通信方式を説明するため
の図であり、ここではへテロダイン受信方式が適用され
ている。送信部４１において、送信光源４２から出射さ
れた搬送光は、変調器４３により変調されて、光伝送路
４４により受信部４５に伝送される。受信部４５におい
ては、その受信光と局発光源４６からの局発光とを混合
して光検波器４７に入射させ、光信号を電気信号に変換
する。このとき、受信光の信号成分は、光検波器４７の
自乗特性によって受信光の周波数と局発光の周波数との
差の周波数（例えば数ＧＨｚ）の中間周波信号として取
り出されるので、これを申開周波回路４８及び復調回路
４９により復調するものである。ヘテロダイン検波方式
によれば、ホモダイン検波方式等の他の方式によるのと
同様、光検波器４７の出力として、受信光の振幅と局発
光の振幅との積に比例した振幅を有する信号を得ること
ができるので、適当な強度の局発光を用いることによっ
て、高い受信感度を得ることができる。

発明が解決しようとする課題 ところで、上述したヘテロゲイン検波等を行う場合、搬
送光用の送信光源及び局発光用の局発光源としては、発
振周波数が安定しており且つスペクトル線幅が狭いもの
が要求される。このため、上記光源として小型化に適し
た半導体レーザを用いる場合には、送信光源及び局発光
源の双方について、高精度な（例えば±０．０１℃以内
の）温度制御、駆動電流についての制御、長井振器構造
あるいは外部共振器構造等の特殊な構造の採用が必要不
可欠であり、装置構成が複雑化し、このことはコヒーレ
ント光通信方式を実用化する上での大きな問題の１つと
なっている。

一方、送信光源からの搬送光と局発光源からの局発光と
を位相同期させて光−電気変換するときに直接ベースバ
ンド信号を得るようにしたホモダイン検波方式が、伝送
速度の向上及び更なる受信感度の向上の面から期待され
ているが、現在の技術レベルでは光周波数の段階で送信
光源と局発光源とを完全に位相同期させることは極めて
困難である。

本発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたもの
で、装置構成を簡略化すること及び容易にホモダイン検
波方式を実現することを目的としている。

課題を解決するための手段 第１図は本発明の原理図である。

受信局１の光源２からの光は分岐されて、その分岐光の
一方は、搬送光として第１光伝送路３により送信局４に
伝送される。

送信局、４においては、上記搬送光を変調器５により変
調して、これを信号光として第２光伝送路６により受信
局ｌに伝送する。

受信局１では、受信した信号光と上記分岐光の他方とを
混合して、この混合光を光検波器７により光−電気変換
する。

作　　　用 本発明の構成によれば、受信局の光源を搬送光用及び局
発光用として共用しているので、温度制御手段等につい
ては１組あればよく、装置構成が簡略化される。共用す
る光源を受信局に配置しているのは、光検波器に入射さ
せる局発光の強度を高くして、高い受信感度を得るため
である。

また、単一の光源を使用しているので、ホモダイン検波
を実施するに際して搬送光と局発光との周波数同調及び
位相同期が容易になる。

光源からの搬送光を受信局と送信局間で往復させている
ので、信号光の強度が低下する恐れがあるが、ホモダイ
ン検波を行うことにより受信感度の低下を抑制すること
ができる。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例を示すコヒーレント光通信シス
テムのブロック図である。送信局１１において、１２は
例えばＬ　ｉＮ　ｂ　０３（ニオブ酸リチウム）の基板
上に導波構造を形成してなる位相変調器、１３はその変
調回路であり、受信局１６から第１光伝送路１４により
伝送された搬送光を位相変調器１２により変調して第２
光伝送路１５に送出するようになっている。

受信局１６に右いて、１７は搬送光用及び局発光用の光
源として共用されるレーデ光源であり、このレーデ光源
１７からの光は、適当な分岐比の光カプラ１８により分
配′されて、分岐光の一方は第１光伝送路１４により送
信局１１に送られ、分枝光の他方は位相シフタ１９を介
して３ｄＢ光カプラ２０の入力側の一方に入力される。

３ｄＢ光カプラ２０の他方の入力側には、第２光伝送路
１５により伝送された送信局１１からの信号光が人力さ
れている。

３ｄＢ光カプラ２０からの混合光を光−電気変換する光
検波器２１は、具体的には、同一特性の受光素子２１ａ
、２１ｂを直列接続し、信号光について位相がπずれた
３ｄＢ光カプラ２０からの混合光をそれぞれ受光素子２
１２．２１ｂに同一光路長で入力するようにし、受光素
子２１ａ、２１ｂの接続点から電気信号を取り出すよう
にして構成されている。この構成によれば、受光素子２
１ａ、２１ｂに入力される信号成分は逆相となり、局発
光の強度雑音成分は同相となるから、信号成分は相加さ
れ、強度雑音成分はに自殺され、局発光の強度雑音を大
幅に低減して受信感度を向上することが可能になる。ま
た、各受光素子２１ａ、２１ｂにおいて生じたＤＣ成分
を取り除くことができる。

光検波器２１からの信号は、フロントエンド回路２２に
おいて増幅等された後、復調回路２３により復調される
。

本実施例において、位相シフタ１９により局発光の位相
を調整して３ｄＢ光カプラ２０に入力するようにしてい
るのは次の理由による。即ち、本実施例では、局発光及
び搬送光が共通のレーザ光１１ｉ１７からの光であり、
直接ベースバンド信号を得ることができるホモダイン検
波方式であるものの、３ｄＢ光カプラ２０に人力される
信号光＜ｍ送光）は局発光に対して光路長の差により位
相差が生じ、これを調整する必要があるからである。

尚、位相シフタ１９は、例えば復調回路２３における復
調信号のレベルが最も高くなるように局発光の位相を調
整するように機能させることができる。このような単純
な位相調整は、２つのレーザ光源の位相を一致させるよ
うな調整と比較して容易に行うことができるから、本実
施例によれば容易にホモダイン検波方式を実現し得る。

ホモダイン検波方式によれば、光検波器を構成する受光
素子の帯域としてベースバンド信号に対応するものがあ
ればよく、従って、ベースバンド帯域の数倍の帯域を受
光素子に要求するヘテロダイン検波方式と比較して、受
光素子の帯域特性が同等であれば高いビットレートの伝
送システムを構築することができる。また、その動作原
理から明らかなように、ホモダイン検波方式によれば、
ヘテロダイン検波方式と比較して受信感度が３ｄＢ改善
される。

第３図は本発明を光加入者系に適用した場合を示してい
る。光加入者３１−１．２，３．・・・にはそれぞれ周
波数ｆｌ＋ｆ２＋ｆ３＋　・・・が与えられており、そ
れぞれの搬送光は光周波数多重部３２において周波数多
重され、光伝送路３３により局３４に送られる。局３４
に送られた搬送光は、変調回路３５に接続された変調器
３６により変調されて、光伝送路３７により光分岐部３
８に送られる。そして、光分岐部３８で分岐されたそれ
ぞれの信号光は、光加入者３１−１．２．３．・・・に
送られて、ここでホモダイン検波されるようになってい
る。本発明では受信局からの搬送光が送信局を経て再び
受信局に往復して信号光レベルが比較的小さくなるから
、近距離間でネットワーク構成される光加入者系におい
て本発明は有効である。

この場合、第３図に示すように各加入者がそれぞれ固定
された周波数の光源を有していてもよいし、図示はしな
いが、各加入者に周波数可変型の光源を付与し、局側で
周波数に応じてチャンネルを変えることにより、多チャ
ンネルの多重化も可能である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、受信局に置かれ
た光源を搬送光用及び局発光用の光源として共用してい
るので、装置構成を簡略化することができ、また、容易
にホモダイン検波方式を実現することが可能になるとい
う効果を奏する。

第２図は本発明の実施例を示すコヒーレント光通信シス
テムのブロック図、 第３図は本発明の他の実施例を示す光加入者系のブロッ
ク図、 第４図は従来技術の説明図である。

１．１６・・・受信局、 ２・・・光源、 ３．１４・・・第１光伝送路、 ４．１１・・・送信局、 ５・・・変調器、 ６．１５・・・第２光伝送路、 ７．２１・・・光検波器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 受信局（１）の光源（２）からの光を分岐してその分岐
   光の一方を搬送光として第１光伝送路（３）により送信
   局（４）に伝送し、 該送信局（４）において上記搬送光を変調器（５）によ
   り変調してこれを信号光として第２光伝送路（６）によ
   り上記受信局（１）に伝送し、 上記受信局（１）において受信した信号光と上記分岐光
   の他方とを混合してこの混合光を光検波器（７）により
   光−電気変換するようにしたことを特徴とするコヒーレ
   ント光通信方式。